采用有效温度计时法进行冷量计量的实验研究

采用有效温度计时法进行冷量计量的实验研究   

杨东、陈传伟
（郑州春泉暖通节能设备有限公司）

摘  要：进行风机盘管冷量计量时，供水温度和环境温度对风机盘管的耗冷量都有影响，本文验证了对风机盘管采用有效温度计时法进行冷量计量的可行性。
关键词：风机盘管、有效温度、实验研究

experimental study on effective temperature-based chronometry employed for cooling metering

Yang dong, Chen chuanwei
Zhengzhou Chunquan HVAC Equipment Co., Ltd.

Abstrac: The water suply temperature and ambient temperature have affect on the cooling consumption of fan-coil units. This paper validates the feasibility of the effective temperature-based chronometry employed for cooling metering of fan-coil units
Keywords: fan-coil unit；effective temperature； experimental study

引  言：
    对于民用建筑中的大型中央空调系统，特别是住宅楼、产权式公寓、商务办公楼等存在多个独立用户的建筑中的中央空调系统而言，基于中央空调集中供应与分户使用的基本模式，对其进行分室或分户计量收费是一个必须解决的问题，甚至是中央空调管理行业发展的瓶颈问题。
    中央空调冷量计量收费问题涉及两个方面的内容：一是计量方法，二是总费用的分摊方法。中央空调冷量计量方法的合理性、公平性和经济性是计量收费的核心问题。传统的按面积收费的方式产生的结果是：用与不用一个样，用多用少一个样，不但导致了“不用白不用”的浪费思想、与全社会的节能共识背道而驰，最终浪费的代价还得由用户买单！因此，如何建立一个经济、合理、公平的中央空调计量收费体系，真正将中央空调冷量商品化，用经济的杠杆作用培养用户的主动节能习惯，是建筑耗能主体——中央空调系统节能工作所面临的紧迫问题。
    目前，国内对中央空调进行计量的主要方法分为直接能量计量和当量能量计量两种。集中供暖业内对热计量的共识是“楼栋计量、楼内分配”；考虑中央空调与集中采暖的相似之处，以及直接能量计量法在技术、成本、适应性方面的特点，主要将其用于楼栋、功能分区、区域空间的计量。对楼内用户进行分户、分室计量，主要是对特定的风机盘管进行冷量计量。以风机盘管为对象的冷量计量方法主要有以下几种：1、电量型；2、流量型；3、时间型；4、有效温度计时型；5、定流量温差型；6、定风量温差型以上几种类型的冷量计量方法在实际的应用中都存在误差。本文中所论述的对风机盘管采用有效温度计时法进行冷量计量的思路，是通过对中央空调风机盘管冷冻水进回水温度、冷冻水流量、环境温度、标称表冷量与实际耗冷量进行测定与计算，研究风机盘管的进水温度与耗冷量之间的特性关系，以此验证基于“有效温度”计时计费法的风机盘管冷量计量收费装置的可行性。

一、实验装置设计与实验方法

1.1、实验装置
在本实验中实验装置如图1：

    恒温水槽提供低温冷冻水，冷冻水在潜水泵的作用下往复循环；恒温室为实验提供恒温空气环境；进水温度传感器、回水温度传感器、流量计和能量积算器共同组成直接能量计量表。风机盘管型号为FP6.3，其标称风量：高630 /中410/低320（m³/h），标称供冷量高3730 /中2420/低2200（W）。

1.2、实验原理
    调节阀的作用是将冷冻水流量调整到风机盘管的额定流量，通过调节恒温水槽的冷冻水温度或空气恒温室的温度，由直接能量计量表测定风机盘管在不同温度下的实际耗冷量，从而确定风机盘管在不同的供水温度或环境温度下各档位的耗冷量变化特性。

1.3、实验方案
   考虑到实验目的和实验方案的技术内容，我们提出以下三种方案：
A、将空气恒温室干球温度保持在27℃，调节阀门使系统额定流量为680kg/h，将冷冻水温度由5℃逐步变化到16℃，由直接能量表测量风机盘管的实际耗冷量。
B、将恒温水槽冷冻水温度保持在7℃，调节阀门使系统额定流量为680kg/h，将空气恒温室的干球温度由20℃逐步变化到35℃，由直接能量表测量风机盘管的实际耗冷量。
C、将恒温水槽冷冻水温度保持在7℃，空气恒温室保持在干球温度27℃。调整调节阀门使冷冻水流量从750 kg/h逐步变化到68kg/h，由直接能量表测量风机盘管的实际耗冷量。

二、实验数据与实验结果分析

2.1、实测数据及趋势曲线

A方案实验测试得到的数据如下表1

B方案实验测试得到的数据如下表2，

 C方案实验测试到的数据如下表3，

2.2、实验结果分析

    本次实验的每种方案，都分别测试风机盘管高档、中档、低档风量时的耗冷量，不同之处在于：A方案是恒定环境温度和冷冻水流量、变冷冻水温度；B方案是恒定冷冻水温度和冷冻水流量，变环境干球温度；从表1、表2和曲线图2、曲线图3可以看出：在某一恒定风量（档位）的情况下，风机盘管的耗冷量与供水温度、环境干球温度的变化曲线大致呈现线性关系，且相当平滑，考虑到装置误差和实验误差，应该说符合直线比例关系；当风机盘管档位改变时，其耗冷量变化仍呈线性关系。实测结果：冷冻水温度每上升1℃，风机盘管的耗冷量减少180w～240w；环境干球温度每上升1℃，风机盘管的耗冷量增加180w～240w； C方案是恒定冷冻水温度和环境干球温度，变冷冻水流量。从表3和曲线图4可以看出：冷冻水流量在额定流量的80%以上，特别是超过额定流量时，风机盘管的耗冷量基本上没有变化；冷冻水流量在额定流量的50%～60%时，风机盘管的耗冷量呈现拐点，但还能达到额定供冷量的80%；当冷冻水流量在额定流量的50%以下时，风机盘管的耗冷量呈现急剧下降。

三、结论

1、供水温度和环境干球温度对风机盘管的耗冷量的影响均为近似直线关系，当供水温度提高与环境温度升高两个因素同时存在时，风机盘管的耗冷量仍是一个线性关系。
2、冷冻水流量对风机盘管的耗冷量影响呈现曲线关系，其拐点出现在50～60%附近，当冷冻水流量为额定流量50%以上时，风机盘管仍能保证80%的额定供冷量。这说明只要对冷冻水流量进行平衡调试，保证风机盘管冷冻水流量控制在适当的范围内，对风机盘管的供冷量影响基本可以忽略。
3、对各档位运行时间进行计量的风机盘管冷量计量法数学模型为：

    在中央空调商品化的情况下，对冷量计量时还应考虑质的要求，可以风机盘管的冷冻水供水温度作为是否有效的取舍依据。对于通用的三档速风机盘管而言，在不要求温度细分的情况下，确定一个恰当的供水温度点作为是否收费的界限，并按符合条件的计量值分摊空调总费用，开发出基于进水温度与供冷量关系的分户计量装置在技术和经济上是可行的。

注：本文为《地源热泵》杂志专稿内容，转载请注明“中国地源热泵网”。